DE102013207987A1 - Procedure and analysis system for eye examination - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein ophthalmologisches Analysesystem (10) zur Untersuchung eines Auges, insbesondere im Bereich eines vorderen Augenabschnitts (20) eines Auges (17), mit dem ophthalmologischen Analysesystem, umfassend ein erstes Analysesystem (11) zur Gewinnung von Schnittbildern (22) des Auges, wobei das erste Analysesystem aus einer Projektionseinrichtung (12) und einer Beobachtungseinrichtung (13) gebildet ist, die nach der Scheimpflugregel relativ zueinander angeordnet sind, und umfassend ein zweites Analysesystem (28) zur Gewinnung von Schnittbildern (35) des Auges, wobei das zweite Analysesystem aus einem optischen Kohärenzinterferometer gebildet ist, wobei das ophthalmologische Analysesystem eine Verarbeitungseinrichtung umfasst, wobei mit dem ersten Analysesystem ein erster Bilddatensatz und mit dem zweiten Analysesystem ein zweiter Bilddatensatz aus zumindest einer übereinstimmenden Aufnahmeebene (18) des Auges gewonnen werden, wobei die Verarbeitungseinrichtung den ersten und den zweiten Bilddatensatz verarbeitet, wobei mittels der Verarbeitungseinrichtung der erste Bilddatensatz mit Daten des zweiten Bilddatensatzes zumindest teilweise ergänzt wird.The invention relates to a method and an ophthalmological analysis system (10) for examining an eye, in particular in the region of a front eye portion (20) of an eye (17), comprising the ophthalmological analysis system comprising a first analysis system (11) for obtaining sectional images (22 ) of the eye, wherein the first analysis system is formed by a projection device (12) and an observation device (13), which are arranged according to the Scheimpflug rule relative to each other, and comprising a second analysis system (28) for obtaining sectional images (35) of the eye, wherein the second analysis system is formed from an optical coherence interferometer, wherein the ophthalmic analysis system comprises a processing device, wherein the first analysis system, a first image data set and the second analysis system, a second image data set from at least one matching receiving plane (18) of the eye are obtained processing device processing the first and second image data set, wherein by means of the processing means, the first image data set is at least partially supplemented with data of the second image data set.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein ophthalmologisches Analysesystem zur Untersuchung eines Auges, insbesondere im Bereich eines vorderen Augenabschnitts eines Auges, wobei das ophthalmologische Analysesystem ein erstes Analysesystem zur Gewinnung von Schnittbildern des Auges und ein zweites Analysesystem umfasst, wobei das erste Analysesystem aus einer Projektionseinrichtung und einer Beobachtungseinrichtung gebildet ist, die nach der Scheimpflugregel relativ zueinander angeordnet sind, wobei das zweite Analysesystem zur Gewinnung von Schnittbildern des Auges dient, wobei das zweite Analysesystem aus einem optischen Kohärenzinterferometer gebildet ist, und wobei das ophthalmologische Analysesystem eine Verarbeitungseinrichtung umfasst.The invention relates to a method and an ophthalmological analysis system for examining an eye, in particular in the region of a front eye portion of an eye, wherein the ophthalmological analysis system comprises a first analysis system for obtaining sectional images of the eye and a second analysis system, wherein the first analysis system of a projection device and an observation device, which are arranged according to the Scheimpflug rule relative to each other, wherein the second analysis system for obtaining sectional images of the eye is used, wherein the second analysis system is formed from an optical coherence interferometer, and wherein the ophthalmological analysis system comprises a processing means.
Verfahren und Vorrichtungen zur Gewinnung von Schnittbildern eines Auges mittels einer Scheimpflugkamera sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. So ist beispielsweise aus der
Optische Kohärenzinterferometer zur optischen Kohärenztomografie (OCT) sind ebenfalls aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Im Bereich der Ophthalmoskopie werden diese Analysegeräte regelmäßig für eine detaillierte Untersuchung eines Auges im Bereich eines vorderen Augenabschnitts, eines hinteren, retinalen Augenabschnitts oder auch für einen sogenannten Ganzaugenscan eingesetzt. Bei der optischen Kohärenzinterferometrie wird mit Hilfe eines Interferometers kohärentes Licht zur Bildgebung und Entfernungsmessung an reflektivem und streuendem Augengewebe eingesetzt. Aufgrund von an optischen Grenzflächen des Auges auftretenden Änderungen eines Brechungsindexes und aufgrund von Volumenstreuungen können mittels eines optischen Kohärenzinterferometers messbare Signale gewonnen werden.Optical coherence tomography (OCT) coherence interferometers are also well known in the art. In the field of ophthalmoscopy, these analyzers are used regularly for a detailed examination of an eye in the region of an anterior eye segment, a posterior, retinal eye segment or also for a so-called whole-eye scan. In the optical coherence interferometry coherent light is used with the help of an interferometer for imaging and distance measurement on reflective and scattering eye tissue. Due to changes in the refractive index occurring at optical interfaces of the eye and due to volume scattering, measurable signals can be obtained by means of an optical coherence interferometer.
Das Grundprinzip der optischen Kohärenzinterferometrie basiert auf der Weißlicht-Interferometrie und vergleicht die Laufzeit eines Signals mit Hilfe eines Interferometers, wie z. B. eines Michelsen-Interferometers. Dabei wird ein optischer Referenzarm mit bekannter optischer Weglänge als Referenz zu einem optischen Messarm bzw. Messstrahl, mit dem ein zu untersuchendes Auge abgetastet wird, herangezogen. Die Interferenz der Signale aus beiden Armen ergibt ein Muster, aus dem eine relative optische Weglänge innerhalb eines Tiefenprofils, welches auch als A-Scan (amplitude-mode scan) bezeichnet wird, herauslesbar ist. In mehrdimensionalen Rasterverfahren kann ein Messstrahl transversal in einer oder zwei Richtungen geführt werden, womit sich ein flächiges Tomogramm, welches auch als B-Scan (brightness-mode scan) bezeichnet wird, ergibt. Auch lässt sich mittels einer Tiefenverstellung eines Messbereichs ein dreidimensionlaes Volumen als sogenannter C-Scan (c-mode scan) aufnehmen.The basic principle of optical coherence interferometry is based on white-light interferometry and compares the propagation time of a signal by means of an interferometer, such as an interferometer. B. a Michelsen interferometer. In this case, an optical reference arm with a known optical path length is used as a reference to an optical measuring arm or measuring beam with which an eye to be examined is scanned. The interference of the signals from both arms results in a pattern from which a relative optical path length within a depth profile, also referred to as an A-scan (amplitude-mode scan), can be read out. In multidimensional scanning methods, a measuring beam can be guided transversely in one or two directions, which results in a two-dimensional tomogram, which is also referred to as a B-scan (brightness-mode scan). Also, by means of a depth adjustment of a measuring range, a three-dimensional volume can be recorded as a so-called C-scan (c-scan).
Anders als bei der konventionellen Lichtmikroskopie ist bei der optischen Kohärenztonometrie die transversale von der longitudinalen Auflösung entkoppelt. Die transversale Auflösung wird durch die nummerische Apertur der verwendeten Optik bestimmt. Die longitudinale räumliche Auflösung in eine Tiefe des Materials hängt dagegen von einer spektralen Breite des verwendeten Lichts ab.In contrast to conventional light microscopy, in optical coherence tonometry the transverse is decoupled from the longitudinal resolution. The transverse resolution is determined by the numerical aperture of the optics used. By contrast, the longitudinal spatial resolution into a depth of the material depends on a spectral width of the light used.
Bei den in der Ophthalmologie verwendeten optischen Kohärenztonometrieverfahren können im Wesentlichen zwei Grundtypen unterschieden werden. Bei einem ersten Typ kann ein Referenzarm eines Interferometers in der Länge verändert und kontinuierlich eine Intensität der Interferenz gemessen werden, ohne dass dabei ein Spektrum berücksichtigt wird. Dieses Verfahren wird nach einer Signalmessung im Zeitbereich als „time domain”-Verfahren bezeichnet. Bei dem zweiten Typ wird zur Bestimmung der Messwerte das Spektrum berücksichtigt und eine Interferenz der einzelnen spektralen Komponenten erfasst. Dieses Verfahren wird als „frequency domain”-Verfahren bezeichnet. Beim „frequency domain”-Verfahren wird kein beweglicher Referenzarm benötigt, wodurch eine einfache und schnelle simultane Messung möglich wird. Insbesondere kann eine vollständige Information über eine Tiefe ermittelt werden. Beim „frequency domain OCT” unterscheidet man wiederum zwei Untergruppen, bei denen einerseits das Signal zeitlich kodiert, also sequenziell aufgenommen wird, oder räumlich kodiert, also räumlich aufgespalten, aber simultan aufgezeichnet wird. Da die mittels der räumlichen Aufspaltung des Signals gewonnene spektrale Information mittels eines Spektrometers erfasst werden kann, wird dieses Verfahren auch „spectral domain OCT” genannt.Essentially, two basic types can be distinguished in the optical coherence tonometry methods used in ophthalmology. In a first type, a reference arm of an interferometer can be changed in length and continuously measure an intensity of the interference, without taking into account a spectrum. This method is referred to as a "time domain" method after a signal measurement in the time domain. In the second type, the spectrum is taken into account to determine the measured values and an interference of the individual spectral components is detected. This method is called a "frequency domain" method. The "frequency domain" method does not require a movable reference arm, allowing easy and fast simultaneous measurement. In particular, complete information about a depth can be determined. The "frequency domain OCT" again differentiates between two subgroups in which, on the one hand, the signal is time-coded, ie recorded sequentially, or spatially coded, that is, spatially split, but recorded simultaneously. Since the spectral information obtained by means of spatial splitting of the signal can be detected by means of a spectrometer, this method is also called "spectral domain OCT".
Weiter ist ein Verfahren zur Gewinnung eines OCT-Ganzaugenscans bekannt, bei dem ein optisches Kohärenzinterferometer mit einem weiteren bildgebenden Analysesystem kombiniert werden kann. Da mit dem optischen Kohärenzinterferometer tomografische Abbildungen verschiedener Bereiche des Auges bei verschiedenen Referenzarmlängen gescannt werden, müssen diese Teilscans zu einem Gesamtbild des Auges zusammengesetzt werden. Dabei überlappen die Teilscans, um eine passgenaue Kombination von gewonnenen Bilddatensätzen zu ermöglichen. Das weitere Analysesystem kann zur Ergänzung des Ganzaugenscans mit weiteren Bilddaten oder beispielsweise auch topografischen Daten der Hornhaut genutzt werden. Dabei stellt der Ganzaugenscan einen Referenzbilddatensatz dar, der je nach Bedarf einer erforderlichen Augenuntersuchung partiell im Bereich des zu untersuchenden Augenabschnittes mit den Bilddaten des weiteren Analysesystems ergänzt wird. Dies ist insofern vorteilhaft, da mit dem optischen Kohärenzinterferometer, gegenüber anderen Analysesystemen, optische Grenzflächen und insbesondere eine Augenlänge besonders genau bestimmt werden können. So ist eine Messung einer Augenlänge mit einem Scheimpflugsystem mit einer vergleichbaren Genauigkeit nicht möglich.Further, a method for obtaining an OCT whole-eye scan is known in which an optical coherence interferometer can be combined with another imaging analysis system. Because with the optical coherence interferometer tomographic images of different areas of the eye at different Scanning reference arm lengths, these subscans must be assembled into an overall image of the eye. The partial scans overlap in order to enable a precisely fitting combination of acquired image data sets. The further analysis system can be used to supplement the whole-eye scan with further image data or, for example, also topographic data of the cornea. In this case, the whole-eye scan represents a reference image data record which, depending on the need for a necessary eye examination, is partially supplemented in the region of the eye section to be examined with the image data of the further analysis system. This is advantageous in that with the optical coherence interferometer, compared to other analysis systems, optical interfaces and in particular an eye length can be determined particularly accurately. Thus, a measurement of an eye length with a Scheimpflugsystem with a comparable accuracy is not possible.
Bei den bekannten OCT-Verfahren ist es nachteilig, dass die Gewinnung einer Bildaufnahme nicht unmittelbar erfolgen kann, d. h. dass ein entsprechender Zeitraum zum Scannen des aufzunehmenden Augenabschnitts mittels des Messtrahls erforderlich ist. Soll ein Tiefenscan erhalten werden, ist darüber hinaus eine Verstellung des Referenzarms mit dem entsprechenden Zeitaufwand erforderlich. Beim „time domain”- bzw. „frequency domain”-Verfahren ist eine sequentielle Aufnahme bzw. eine spektrale Durchstimmung einer Lichtquelle des Kohärenzinterferometers ggf. erforderlich, was ebenfalls eine zeitgleiche Aufnahme eines Augenabschnitts verhindert. So können Augenbewegungen im Zeitabschnitt der Bildaufnahme mit dem optischen Kohärenzinterferometer zu einer Verfälschung der Messergebnisse führen. Aufgrund der konvexen Oberfläche der Hornhaut des Auges kommt es bei einem Versatz des Messstrahls quer zum Auge in einer X-Achse ebenfalls zu einer Abstandsänderung in Richtung einer Z-Achse und ggf. zu einem Versatz in einer Y-Achse. Die Bewegung des Auges bewirkt folglich eine Krümmungsänderung der Hornhautoberfläche relativ zum Messstrahl sowie ggf. eine Änderung eines Brechungsindexes im Untersuchungsbereich des Auges. Insbesondere durch die Krümmungsänderung der Hornhaut ergibt sich ein weiterer Messfehler, da der Messstrahl beispielsweise an der Hornhautoberfläche durch die Bewegung des Auges und die dadurch bewirkte Krümmungsänderung abweichend abgelenkt wird. Zwar können Augenbewegungen durch einen Versatz eines empfangenen Signals erkannt werden, dies ermöglicht jedoch keine Korrektur eines aus einer Krümmungsänderung resultierenden Messfehlers.In the known OCT method, it is disadvantageous that the acquisition of an image acquisition can not take place directly, d. H. that a corresponding period is required for scanning the male eye section by means of the measuring beam. If a depth scan to be obtained, moreover, an adjustment of the reference arm with the appropriate amount of time is required. In the "time domain" or "frequency domain" method, a sequential recording or a spectral tuning of a light source of the coherence interferometer may be required, which likewise prevents a simultaneous recording of an eye segment. Thus, eye movements in the time interval of the image acquisition with the optical coherence interferometer can lead to a falsification of the measurement results. Due to the convex surface of the cornea of the eye, an offset of the measuring beam transversely to the eye in an X-axis also leads to a change in the distance in the direction of a Z-axis and possibly to an offset in a Y-axis. The movement of the eye thus causes a change in the curvature of the cornea surface relative to the measuring beam and possibly a change in a refractive index in the examination region of the eye. In particular, the change in curvature of the cornea results in a further measurement error, since the measuring beam is deflected differently, for example, at the corneal surface by the movement of the eye and the change in curvature caused thereby. While eye movements can be detected by offsetting a received signal, this does not allow correction of a measurement error resulting from a change in curvature.
Bei einer Bildaufnahme eines Augenabschnitts mit einem Scheimpflugsystem tritt das Problem von Messfehlern infolge von Augenbewegungen kaum auf, da das gesamte Schnittbild, entgegen einem gescannten Bild, im Wesentlichen zeitgleich aufgenommen wird, da eine Belichtungszeit eines Kamerachips vergleichsweise kurz ist. Falls dennoch innerhalb eines Belichtungszeitraums eine vergleichsweise schnelle Augenbewegung erfolgt, erscheint ein aufgenommenes Schnittbild unscharf. Dies kann jedoch aufgrund der zeitgleichen und vergleichsweise schnellen Bildaufnahme bei einer Messung regelmäßig verhindert werden.When imaging an eye portion with a Scheimpflug system, the problem of measurement errors due to eye movements hardly occurs because the entire sectional image, against a scanned image, is taken substantially at the same time, since an exposure time of a camera chip is comparatively short. If, nevertheless, a comparatively fast eye movement takes place within an exposure period, a recorded sectional image appears blurred. However, this can be prevented regularly due to the simultaneous and comparatively fast image acquisition during a measurement.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung eines Auges vorzuschlagen, mit dem bzw. der eine besonders hochauflösende Bildaufnahme eines Bereiches des Auges ermöglicht wird, wobei durch eine Bewegung des Auges während eines Messzeitraums bedingte Messfehler vermieden werden sollen.The present invention is therefore based on the object of proposing a method and a device for measuring an eye with which a particularly high-resolution image acquisition of a region of the eye is made possible, whereby measurement errors caused by movement of the eye during a measurement period are to be avoided ,
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Analysesystem mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.This object is achieved by a method having the features of claim 1 and an analysis system having the features of
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Untersuchung bzw. Messung einer Augengeometrie eines menschlichen Auges, insbesondere im Bereich eines vorderen Augenabschnitts eines Auges, wird mit einem ophthalmologischen Analysesystem durchgeführt, wobei das ophthalmologische Analysesystem ein erstes Analysesystem zur Gewinnung von Schnittbildern des Auges umfasst, wobei das erste Analysesystem aus einer Projektionseinrichtung und einer Beobachtungseinrichtung gebildet ist, die nach der Scheimpflugregel relativ zueinander angeordnet sind, wobei das ophthalmologische Analysesystem ein zweites Analysesystem zur Gewinnung von Schnittbildern des Auges umfasst, wobei das zweite Analysesystem aus einem optischen Kohärenzinterferometer gebildet ist, wobei das ophthalmologische Analysesystem eine Verarbeitungseinrichtung umfasst, wobei mit dem ersten Analysesystem ein erster Bilddatensatz und mit dem zweiten Analysesystem ein zweiter Bilddatensatz aus zumindest einer übereinstimmenden Aufnahmeebene des Auges gewonnen wird, wobei die Verarbeitungseinrichtung den ersten und den zweiten Bilddatensatz verarbeitet, wobei mittels der Verarbeitungseinrichtung der erste Bilddatensatz mit Daten des zweiten Bilddatensatzes zumindest teilweise ergänzt wird.The method according to the invention for examining or measuring an eye geometry of a human eye, in particular in the region of a front eye portion of an eye, is carried out with an ophthalmological analysis system, wherein the ophthalmological analysis system comprises a first analysis system for acquiring sectional images of the eye, wherein the first analysis system a projection device and an observation device, which are arranged according to the Scheimpflug rule relative to each other, wherein the ophthalmological analysis system comprises a second analysis system for obtaining sectional images of the eye, wherein the second analysis system is formed from an optical coherence interferometer, wherein the ophthalmological analysis system comprises a processing means , wherein with the first analysis system a first image data set and with the second analysis system a second image data set from at least one matching recording plane of the eye is obtained, wherein the processing means processes the first and the second image data set, wherein by means of the processing means the first image data set is at least partially supplemented with data of the second image data set.
Insbesondere dadurch, dass der erste Bilddatensatz, welcher mit dem ersten Analysesystem bzw. einem Scheimpflugsystem aufgenommen wurde, zumindest teilweise mit dem zweiten Bilddatensatz des optischen Kohärenzinterferometers ergänzt bzw. überlagert oder kombiniert wird, kann eine wesentliche Verbesserung einer Informationsdichte bzw. -auflösung des ersten Bilddatensatzes in einem ergänzten Teilbereich des ersten Bilddatensatzes erzielt werden. Da es nur noch erforderlich ist, in einem für eine spezifische Augenuntersuchung wesentlichen, begrenzten Bereich des ersten Bilddatensatzes bzw. der ersten Bildaufnahme detailliertere Bildinformationen zu erhalten, ist es ausreichend, wenn der erste Bilddatensatz in nur dem Teilbereich mit dem zweiten Bilddatensatz ergänzt wird. Der zweite Bilddatensatz kann dann auch mit dem optischen Kohärenzinterferometer besonders schnell durch Scannen eines Schnittbildes in der übereinstimmenden Aufnahmeebene des Auges aufgenommen werden, wodurch eine Gefahr einer eventuellen Bewegung des Auges während der Aufnahme des zweiten Bilddatensatzes erheblich gemindert wird. Insgesamt wird es so möglich, mit der Bildaufnahme eines Schnittbildes durch das Scheimpflugsystem bzw. das erste Analysesystem einen vergleichsweise großen Bereich eines Auges, wie einen vorderen Augenabschnitt, zu erfassen und mit dem optischen Kohärenzinterferometer einen ausgewählten Teilbereich des Bereichs mit hoher Auflösung und detailliert darzustellen und so potenzielle Messfehler durch Augenbewegungen zu vermeiden. Die Ergänzung des ersten Bilddatensatzes mit den Daten des zweiten Bilddatensatzes erfolgt mittels der Verarbeitungseinrichtung bzw. Mitteln zur Datenverarbeitung, mittels derer beide Bilddatensätze zu einem Ergebnisbilddatensatz kombiniert werden. Eine geometrische Auswertung des Ergebnisbilddatensatzes sowie dessen Bilddarstellung erfolgt mit dem bekannten Verfahren zur Bilddatenverarbeitung und – anzeige.In particular, the fact that the first image data record which was recorded with the first analysis system or a Scheimpflug system is at least partially supplemented or combined or combined with the second image data set of the optical coherence interferometer can significantly improve an information density or resolution of the first image data set in a supplemented subsection of the first Image data set can be achieved. Since it is only necessary to obtain more detailed image information in a limited area of the first image data set or of the first image image that is essential for a specific eye examination, it is sufficient if the first image data set in only the partial area is supplemented with the second image data set. The second image data set can then be recorded particularly quickly with the optical coherence interferometer by scanning a slice image in the matching recording plane of the eye, whereby a risk of eventual movement of the eye during the recording of the second image data set is considerably reduced. Overall, it is thus possible with the image acquisition of a sectional image by the Scheimpflugsystem or the first analysis system to capture a comparatively large area of an eye, such as a front eye portion, and represent with the optical coherence interferometer a selected portion of the area with high resolution and detail and so as to avoid potential measurement errors due to eye movements. The addition of the first image data set with the data of the second image data set is carried out by means of the processing device or means for data processing, by means of which both image data sets are combined to form a result image data set. A geometric evaluation of the result image data record as well as its image representation takes place with the known method for image data processing and display.
In einer Ausführungsform des Verfahrens kann mittels des zweiten Analysesystems alleine eine Bildaufnahme einer Hornhaut des Auges mit einem „frequency domain”-Verfahren erfolgen. Ein Vorteil des „frequency domain”-Verfahrens liegt in einer einfachen und schnellen simultanen Messung, wobei vollständige Informationen über eine Tiefe der Messung ermittelt werden können, ohne dass ein beweglicher Referenzarm ermöglicht wird. Um eine Messgeschwindigkeit noch weiter zu erhöhen, kann ein „spectral domain”-Verfahren angewendet werden, wobei eine spektrale Information eines gewonnenen Signals mittels eines Spektrometers parallel, d. h. zeitgleich, erfasst wird. Ein spectral domain OCT-System ist vergleichweise einfach aufgebaut und kostengünstig zu erhalten. Weiter kann dann bis zu einer Tiefe von mindestens 3 mm in der Aufnahmeebene des Auges gemessen werden.In one embodiment of the method, an image acquisition of a cornea of the eye can take place by means of the second analysis system alone with a "frequency domain" method. An advantage of the "frequency domain" method lies in a simple and fast simultaneous measurement, whereby complete information about a depth of the measurement can be determined without a movable reference arm being made possible. To further increase a measurement speed, a "spectral domain" method can be used, wherein a spectral information of a signal obtained by means of a spectrometer in parallel, d. H. at the same time. A spectral domain OCT system is relatively simple and inexpensive to obtain. Next can then be measured to a depth of at least 3 mm in the receiving plane of the eye.
Weiter kann mittels des zweiten Analysesystems zur Gewinnung einer Bildaufnahme eine Tiefenprofilaufnahme einer Hornhaut des Auges erfolgen. Mittels eines sogenannten amplitude-mode scans bzw. A-Scans kann eine zweidimensionale Bildaufnahme bzw. ein Schnittbild aus der Aufnahmeebene des Auges gewonnen werden. Ein A-Scan ist gegenüber einem B- oder C-Scan besonders schnell durchzuführen und erfolgt durch Abtasten bzw. Scannen des Auges längs der Aufnahmeebene. Dennoch können in Abwandlungen des Verfahrens auch B- und C-Scans durchgeführt werden.Furthermore, by means of the second analysis system for obtaining an image recording, a depth profile recording of a cornea of the eye can take place. By means of a so-called amplitude-mode scan or A-scan, a two-dimensional image recording or a sectional image can be obtained from the recording plane of the eye. An A-scan is very fast compared to a B-scan or C-scan and is done by scanning the eye along the scan plane. Nevertheless, B and C scans can also be performed in modifications of the method.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der erste und der zweite Bilddatensatz im Wesentlichen gleichzeitig erfasst bzw. aufgenommen werden. So kann vermieden werden, dass zwischen der ersten Bildaufnahme und der zweiten Bildaufnahme eine Augenbewegung erfolgen kann. Durch die zeitgleiche Aufnahme des ersten und zweiten Bilddatensatzes werden so mögliche Fehlerquellen bei einer Messung ausgeschlossen.It is particularly advantageous if the first and the second image data record are acquired or recorded substantially simultaneously. Thus it can be avoided that an eye movement can take place between the first image recording and the second image recording. By the simultaneous recording of the first and second image data set possible sources of error in a measurement are excluded.
Weiter kann vor der Ergänzung des ersten Bilddatensatzes eine Korrektur des zweiten Bilddatensatzes nach dem ersten Bilddatensatz erfolgen. Der erste Bilddatensatz kann dann als ein Referenzbilddatensatz herangezogen werden, nachdem der zweite Bilddatensatz relativ zum ersten Bilddatensatz positioniert wird. Weiter können eventuelle Aufnahmefehler im zweiten Bilddatensatz, die durch eine Augenbewegung im Aufnahmezeitraum des zweiten Bilddatendatzes bewirkt sein können, dahingehend korrigiert werden, dass unter Einberechnung einer aus dem ersten Bilddatensatz bekannten Krümmung einer Hornhaut der zweite Bilddatensatz zumindest teilweise neu berechnet wird. Eine Krümmungsänderung der Hornhaut durch eine Augenbewegung während eines Scans mit dem optischen Kohärenzinterferometer kann dann zur Neuberechnung der nach der Augenbewegung gescannten Teilbereiche des Auges herangezogen werden.Furthermore, a correction of the second image data record after the first image data record can take place before the supplementing of the first image data record. The first image data set may then be used as a reference image data set after the second image data set is positioned relative to the first image data set. Furthermore, any recording errors in the second image data set which may be caused by an eye movement in the recording period of the second image data record can be corrected such that the second image data set is at least partially recalculated while taking into account a curvature of a cornea known from the first image data set. A change in the curvature of the cornea by an eye movement during a scan with the optical coherence interferometer can then be used to recalculate the parts of the eye scanned after eye movement.
Auch kann der zweite Bilddatensatz nach aus dem ersten Bilddatensatz ermittelten optischen Grenzflächen, beispielsweise durch einen Vergleich beider Bilddatensätze, ausgerichtet bzw. korrigiert werden. Die optischen Grenzflächen, die im ersten Bilddatensatz enthalten sind, eignen sich besonders gut zur Ausrichtung bzw. zur Korrektur des zweiten Bilddatensatzes, sofern dieser durch eine Augenbewegung verfälscht wurde. Auch ist es so möglich, den zweiten Bilddatensatz nach dem ersten Bilddatensatz zu skalieren, sofern der zweite Bilddatensatz verzerrt sein oder aber einen anderen Maßstab aufweisen sollte.Also, the second image data set can be aligned or corrected for optical boundary surfaces determined from the first image data set, for example by comparing both image data sets. The optical interfaces that are contained in the first image data set are particularly well suited for the alignment or correction of the second image data set, if this has been falsified by an eye movement. It is also possible to scale the second image data set after the first image data set, if the second image data set should be distorted or should have a different scale.
Mittels des ersten Analysesystems können Brechungsindizes und/oder eine Topografie einer Hornhaut ermittelt werden, die bei der Korrektur des zweiten Bilddatensatzes berücksichtigt werden können. So wird es möglich, eine noch genauere Korrektur des zweiten Bilddatensatzes durchzuführen.By means of the first analysis system, refractive indices and / or a topography of a cornea can be determined, which can be taken into account in the correction of the second image data set. This makes it possible to perform an even more accurate correction of the second image data set.
Vorzugsweise kann der erste Bilddatensatz mit dem zweiten Bilddatensatz überlagert werden. So wird es möglich, weniger detaillierte Darstellungen eines Teilbereichs des ersten Bilddatensatzes mit detaillierteren Darstellungen des zweiten Bilddatensatzes derart zu überlagern, dass der betreffende Bereich des ersten Bilddatensatzes überdeckt oder alternativ durch additive Bildverarbeitung neu berechnet wird.Preferably, the first image data set can be overlaid with the second image data set. This makes it possible to have less detailed representations of one subarea of the first image data set with more detailed representations of the second Overlay image data set such that the relevant area of the first image data set is covered or alternatively recalculated by additive image processing.
Um einen dreidimensionalen Bilddatensatz von einem Auge zu erhalten, kann eine Mehrzahl erster und zweiter Bilddatensätze in einer sequenziellen Abfolge gewonnen werden, wobei die gemeinsame Aufnahmeebene des ersten und zweiten Analysesystems um eine Sehachse des Auges verschwenkt werden kann. Die in der sequenziellen Abfolge aufgenommenen Schnittbilder werden mittels der Verarbeitungseinrichtung dann zu einem dreidimensionalen Modell des Auges zusammengesetzt. Die Rotation des ersten und des zweiten Analysesystems um die Sehachse kann zumindest um 180° erfolgen, um so die Aufnahmeebene gleichmäßig über dem Bereich des vorderen Augenabschnitts zu verschwenken. Die Aufnahmeebene kann demnach axial um die Sehachse rotiert werden, wobei bis zu 100 Schnittbilder mit jeweils dem ersten und dem zweiten Analysesystem nacheinander in verschiedenen Winkeln α relativ zu einer horizontalen Ebene aufgenommen werden können.In order to obtain a three-dimensional image data record from an eye, a plurality of first and second image data sets can be obtained in a sequential sequence, wherein the common recording plane of the first and second analysis system can be pivoted about a visual axis of the eye. The sectional images taken in the sequential sequence are then assembled by means of the processing device into a three-dimensional model of the eye. The rotation of the first and the second analysis system about the visual axis can be at least 180 °, so as to pivot the receiving plane evenly over the area of the anterior eye portion. Accordingly, the receiving plane can be rotated axially around the visual axis, with up to 100 slice images, each with the first and the second analysis system, being able to be recorded successively at different angles α relative to a horizontal plane.
Vorteilhaft ist es auch, wenn eine Relativposition zumindest einer mit dem ersten Analysesystem ermittelten optischen Grenzfläche des Auges als eine Referenzfläche oder ein Referenzpunkt für das zweite Analysesystem bestimmt wird. Mittels des ersten Analysesystems kann eine relative Lage des zu untersuchenden Auges relativ zum Analysesystem besondes genau bestimmt werden. So können auch Augenbewegungen während einer Aufnahme einer Sequenz von Schnittbildern leicht erkannt werden. Ein mit dem zweiten Analysesystem gewonnenes Schnittbild kann dann besonders einfach nach dem zugehörigen Schnittbild des ersten Analysesystems bzw. der zugehörigen Schnittbildaufnahme der Sequenz des ersten Analysesystems räumlich, bezogen auf das Auge, korrekt angeordnet werden. Als eine Referenzfläche bzw. -linie oder -punkt kann eine optische Grenzfläche des Auges, wie z. B. die Hornhautoberfläche, herangezogen werden.It is also advantageous if a relative position of at least one optical interface of the eye determined with the first analysis system is determined as a reference surface or a reference point for the second analysis system. By means of the first analysis system, a relative position of the eye to be examined relative to the analysis system can be precisely determined. This also makes it easy to detect eye movements while taking a sequence of slices. A sectional image obtained with the second analysis system can then be arranged spatially with respect to the eye, particularly simply according to the associated cross-sectional image of the first analysis system or the associated cross-sectional image recording of the sequence of the first analysis system. As a reference surface or point, an optical interface of the eye, such. As the corneal surface, are used.
Das erste Analysesystem und das zweite Analysesystem können jeweils Licht bzw. elektromagnetische Strahlung mit voneinander verschiedenen Wellenlängenbereichen aussenden. Dadurch kann der Vorteil erzielt werden, dass die jeweiligen Strahlengänge deckungsgleich sein können, wobei eine Trennung der Strahlengänge bzw. eine voneinander getrennte Bilderfassung über geeignete optische Filter erfolgen kann. Beispielsweise kann für das optische Kohärenzinterferometer Licht mit einer Wellenlänge von 800 nm vorteilhaft verwendet werden, da dann im Handel kostengünstig erhältliche Infrarotsensoren eingesetzt werden können. Die Projektionseinrichtung des ersten Analysesystems kann beispielsweise Licht einer Wellenlänge von 475 nm aussenden. Im Übrigen wird so auch weitestgehend eine Blendung einer zu untersuchenden Person vermieden.The first analysis system and the second analysis system can each emit light or electromagnetic radiation with mutually different wavelength ranges. As a result, the advantage can be achieved that the respective beam paths can be congruent, wherein a separation of the beam paths or a separate image acquisition can take place via suitable optical filters. For example, light having a wavelength of 800 nm can be advantageously used for the optical coherence interferometer, since commercially available infrared sensors can then be used commercially. The projection device of the first analysis system can, for example, emit light of a wavelength of 475 nm. Incidentally, as much as possible glare of a person to be examined is avoided.
Das erfindungsgemäße ophthalmologische Analysesystem zur Untersuchung bzw. Messung einer Augengeometrie eines Auges, insbesondere im Bereich eines vorderen Augenabschnitts eines Auges, umfasst ein erstes Analysesystem zur Gewinnung von Schnittbildern des Auges, wobei das erste Analysesystem aus einer Projektionseinrichtung und einer Beobachtungseinrichtung gebildet ist, die nach der Scheimpflugregel relativ zueinander angeordnet sind, und umfasst weiter ein zweites Analysesystem zur Gewinnung von Schnittbildern des Auges, wobei das zweite Analysesystem aus einem optischen Kohärenzinterferometer gebildet ist, wobei das ophthalmologische Analysesystem eine Verarbeitungseinrichtung umfasst, wobei mit dem ersten Analysesystem ein erster Bilddatensatz und mit dem zweiten Analysesystem ein zweiter Bilddatensatz aus zumindest einer übereinstimmenden Aufnahmeebene des Auges gewinnbar ist, wobei die Verarbeitungseinrichtung so ausgebildet ist, dass diese den ersten und den zweiten Bilddatensatz verarbeiten kann, wobei mittels der Verarbeitungseinrichtung der erste Bilddatensatz mit Daten des zweiten Bilddatensatzes zumindest teilweise ergänzbar ist. Die Vorteile des erfindungsgemäßen ophthalmologischen Analysesystems betreffend wird auf die Vorteilsbeschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen.The ophthalmic analysis system according to the invention for examining or measuring an eye geometry of an eye, in particular in the region of a front eye portion of an eye, comprises a first analysis system for acquiring sectional images of the eye, wherein the first analysis system is formed by a projection device and an observation device, which according to the Scheimpflug rule are arranged relative to each other, and further comprises a second analysis system for obtaining sectional images of the eye, wherein the second analysis system is formed from an optical coherence interferometer, wherein the ophthalmic analysis system comprises a processing means, wherein the first analysis system, a first image data set and with the second Analysis system, a second image data set from at least one matching recording plane of the eye is obtainable, wherein the processing means is adapted to the first and the second image data can process sentence, wherein by means of the processing means of the first image data set with data of the second image data set is at least partially supplemented. With regard to the advantages of the ophthalmic analysis system according to the invention, reference is made to the description of advantages of the method according to the invention.
Das zweite Analysesystem kann neben dem optischen Kohärenzinterferometer eine Strahlenlenkungseinrichtung, wie z. B. einen Spiegel, ein Prisma oder eine Linse umfassen, mittels der ein Messstrahl des optischen Kohärenzinterferometers auf die Hornhaut projiziert werden kann, wobei der Messstrahl innerhalb bzw. in der Aufnahmeebene so abgelenkt werden kann, dass das Auge entlang der Aufnahmeebene zur Gewinnung eines zweiten Bilddatensatzes durch den Messstrahl abgetastet werden kann. Folglich kann von der Strahlenlenkungseinrichtung ein Strahlengang des zweiten Analysesystems als Messstrahl ab- oder umgelenkt werden, so dass der Messstrahl in der Aufnahmeebene liegt. Zur Aufnahme eines Schnittbildes kann dann der Messstrahl durch die Aufnahmeebene hindurch bewegt werden bzw. entlang einer Linie bewegt werden, in der die Aufnahmeebene eine Hornhaut eines Auges schneidet. Beispielsweise können zur Gewinnung eines Schnittbildes mittels des optischen Kohärenzinterferometers dann je Schnittbild mindestens 4000 Messpunkte mit einer lateralen Auflösung von ca. 4 μm gemessen werden.The second analysis system, in addition to the optical coherence interferometer, a beam steering device, such. B. a mirror, a prism or a lens, by means of which a measuring beam of the optical coherence interferometer can be projected onto the cornea, wherein the measuring beam can be deflected within or in the receiving plane so that the eye along the receiving plane to obtain a second Image data set can be scanned by the measuring beam. Consequently, a beam path of the second analysis system can be deflected or deflected by the beam steering device as a measuring beam, so that the measuring beam lies in the receiving plane. To record a sectional image, the measuring beam can then be moved through the recording plane or moved along a line in which the recording plane intersects a cornea of an eye. For example, to obtain a cross-sectional image by means of the optical coherence interferometer then at least 4000 measuring points per lateral image with a lateral resolution of about 4 microns can be measured.
Weiter kann die Strahlenlenkungseinrichtung so ausgebildet sein, dass der Messstrahl auf einen Oberflächenpunkt einer Hornhaut projiziert werden kann, wobei der Messstrahl relativ zu einer Tangentialebene des Oberflächenpunktes, unter einem von 90° abweichenden Winkel, auf die Hornhaut projiziert werden kann. Der Oberflächenpunkt entspricht demnach dem Punkt, in dem der Messstrahl auf die Hornhaut auftrifft. Da der Messstrahl dann relativ zu der Tangentialebene und nicht senkrecht auf die Hornhaut auftrifft, erfolgt keine direkte Reflektion des Messstrahls von der Oberfläche der Hornhaut. Eine direkte Reflektion ist sehr hell und kann zu Überstrahlungen bei einer Detektion des Reflektionsstrahls führen, die nur sehr schwer zu korrigieren sind. Derartige Überstrahlungen können so wirkungsvoll vermieden werden.Furthermore, the beam deflection device can be designed such that the measurement beam is projected onto a surface point of a cornea can, with the measuring beam relative to a tangential plane of the surface point, at a different angle than 90 °, projected onto the cornea. The surface point therefore corresponds to the point at which the measuring beam impinges on the cornea. Since the measuring beam then impinges relative to the tangential plane and not perpendicular to the cornea, there is no direct reflection of the measuring beam from the surface of the cornea. A direct reflection is very bright and can lead to glare in a detection of the reflection beam, which are very difficult to correct. Such radiations can be effectively avoided.
Die Strahlenlenkungseinrichtung kann alleine einen bewegbaren Kippspiegel, welcher zwischen dem zu untersuchenden Auge und dem zweiten Analysesystem angeordnet ist, aufweisen, wobei der Kippspiegel dann in einer Messachse des Analysesystems angeordnet sein kann. Mit dem Kippspiegel ist es dann möglich, einen relativ zum Auge verlaufenden Strahlengang des zweiten Analysesystems als Messstrahl abzulenken. Vorzugsweise kann das zweite Analysesystem so ausgebildet sein, dass der Strahlengang in Richtung einer Sehachse des Auges verläuft und auf den Kippspiegel trifft, der den Messstrahl dann ablenkt. Da zur Erfassung eines Schnittbildes lediglich ein linienförmiger Scan des Auges mittels des Messstrahls erforderlich ist, wird alleine nur ein Kippspiegel benötigt. Eine Erfassung eines Schnittbildes bzw. eines zweiten Bilddatensatzes kann beispielsweise innerhalb 20 bis 40 Millisekunden erfolgen. Dann ist es auch möglich, den zweiten Bilddatensatz im Wesentlichen zeitgleich mit dem ersten Bilddatensatz aufzunehmen.The beam steering device alone may have a movable tilting mirror, which is arranged between the eye to be examined and the second analysis system, wherein the tilting mirror can then be arranged in a measuring axis of the analysis system. With the tilting mirror, it is then possible to deflect a beam path of the second analysis system, which runs relative to the eye, as a measuring beam. Preferably, the second analysis system can be designed so that the beam path runs in the direction of a visual axis of the eye and hits the tilting mirror, which then deflects the measuring beam. Since only a line-shaped scan of the eye by means of the measuring beam is required to acquire a sectional image, only one tilting mirror is required on its own. A capture of a slice image or of a second image data set can take place, for example, within 20 to 40 milliseconds. Then it is also possible to record the second image data record essentially simultaneously with the first image data record.
Das ophthalmologische Analysesystem ist besonders einfach ausbildbar, wenn Strahlengänge des ersten und des zweiten Analysesystems gemeinsam auf der Messachse verlaufen, und wenn dann der Kippspiegel ein dichroitischer Spiegel ist. Mit dem dichroitischen Spiegel ist es dann möglich, die jeweiligen Strahlengänge zu trennen. Beispielsweise kann der dichroitische Spiegel so ausgebildet sein, dass nur Licht des zweiten Analysesystems reflektiert wird. Licht des ersten Analysesystems kann dann durch den Kippspiegel unreflektiert hindurchtreten.The ophthalmic analysis system is particularly easy to form when beam paths of the first and the second analysis system run together on the measuring axis, and then when the tilting mirror is a dichroic mirror. With the dichroic mirror, it is then possible to separate the respective beam paths. For example, the dichroic mirror may be configured so that only light of the second analysis system is reflected. Light of the first analysis system can then pass unreflected by the tilting mirror.
Die Strahlenlenkungseinrichtung kann weiter einen asphärischen Hohlspiegel aufweisen, der in Richtung eines Strahlengangs des zweiten Analysesystems nachfolgend einem Kippspiegel angeordnet sein kann und mittels dem der Strahlengang bzw. ein Messstrahl des zweiten Analysesystems auf eine Hornhaut eines zu untersuchenden Auges umgelenkt werden kann, wobei der Hohlspiegel so ausgebildet sein kann, dass eine optische Weglänge des Strahlengangs des zweiten Analysesystems bzw. eines Messarmes des optischen Kohärenzinterferometers bis zur Hornhaut bei einer Abtastung verschiedener Punkte der Hornhaut im Wesentlichen unverändert sein kann. Demnach kann der von dem Kippspiegel abgelenkte Messstrahl auf den asphärischen Hohlspiegel umgelenkt werden und dann von dem asphärischen Hohlspiegel auf die Hornhaut des Auges abgelenkt werden. Durch den Hohlspiegel bzw. asphärischen Hohlspiegel wird es dann möglich, die Länge des Messarms bzw. des zugehörigen Strahlengangs des optischen Kohärenzinterferometers relativ zu einer Oberfläche der Hornhaut im Wesentlichen konstant bzw. gleich zu halten. Ein axialer Messbereich bzw. eine Messtiefe des optischen Kohärenzinterferometers kann so im Wesentlichen der Oberfläche der Hornhaut angepasst werden.The beam steering device may further comprise an aspherical concave mirror, which may be arranged in the direction of a beam path of the second analysis system following a tilting mirror and by means of which the beam path or a measuring beam of the second analysis system can be deflected onto a cornea of an eye to be examined, wherein the concave mirror so It can be configured such that an optical path length of the beam path of the second analysis system or of a measuring arm of the optical coherence interferometer to the cornea can be essentially unchanged when scanning different points of the cornea. Accordingly, the deflected from the tilting mirror measuring beam can be deflected to the aspheric concave mirror and then deflected from the aspheric concave mirror on the cornea of the eye. The concave mirror or aspherical concave mirror then makes it possible to keep the length of the measuring arm or of the associated beam path of the optical coherence interferometer substantially constant or the same relative to a surface of the cornea. An axial measuring range or a measuring depth of the optical coherence interferometer can thus be substantially adapted to the surface of the cornea.
So kann ein Messbereich des zweiten Analysesystems an eine Krümmung einer Hornhaut angepasst sein. Dabei ist es zunächst unerheblich, wie die Krümmungsanpassung erfolgt. Je nach Gestalt des Hohlspiegels kann der Messbereich in der Aufnahmeebene eine Tiefe von zumindest 3 mm aufweisen und bogenförmig, an die Querschnittsform der Hornhaut angepasst, ausgebildet sein. Bei einer derartigen Ausgestaltung des ophthalmologischen Analysesystems kann ein Messabstand zu einem zu untersuchenden Auge beispielsweise ca. 80 mm betragen.Thus, a measuring range of the second analysis system can be adapted to a curvature of a cornea. It is initially irrelevant how the curvature adjustment takes place. Depending on the shape of the concave mirror, the measuring area in the receiving plane may have a depth of at least 3 mm and may be designed in the shape of an arc, adapted to the cross-sectional shape of the cornea. In such an embodiment of the ophthalmic analysis system, a measuring distance to an eye to be examined may be, for example, about 80 mm.
Um Bilddatensätze zu erhalten, die eine dreidimensionale Reproduktion eines Auges ermöglichen, kann die gemeinsame Aufnahmeebene des ersten und zweiten Analysesystems um eine Sehachse des Auges mittels einer Rotationseinrichtung verschenkbar sein, wobei das optische Kohärenzinterferometer dann eine optische Faser bzw. Lichtleitfaser aufweisen kann, die mechanisch von der Rotationseinrichtung entkoppelt ist. Die Rotationseinrichtung kann beispielsweise durch das erste Analysesystem ausgebildet werden, wobei eine Kamera in einer Scheimpfluganordnung um die Sehachse bzw. eine Messachse des Auges zusammen mit der Projektionseinrichtung bzw. einer Spaltbeleuchtung rotiert werden kann. Zeitgleich kann eine Rotation eines Messstrahls des optischen Kohärenzinterferometers mittels einer Strahlenlenkungseinrichtung relativ zur Aufnahmeebene erfolgen. Wenn ein Strahlengang des optischen Kohärenzinterferometers der rotierenden Strahlenlenkungseinrichtung über eine Lichtleitfaser zugeführt wird, ist es ggf. erforderlich, die Lichtleitfaser von der Drehung der Strahlenlenkungseinrichtung bzw. der Rotationseinrichtung mechanisch zu entkoppeln. Dies ist insbesondere dann erforderlich, wenn eine vollständig freie Drehung der Rotationseinrichtung möglich ist. Weiter kann ein Spektrometer des optischen Kohärenzinterferometers auch innerhalb eines Gerätegehäuses des ersten Analysesystems integriert sein. Darüber hinaus ist es möglich, das erste und das zweite Analysesystem in einem gemeinsamen Gehäuse auszubilden.In order to obtain image data sets which enable a three-dimensional reproduction of an eye, the common recording plane of the first and second analysis systems can be disposable about a visual axis of the eye by means of a rotation device, wherein the optical coherence interferometer can then comprise an optical fiber which is mechanically separated from the rotation device is decoupled. The rotation device can be formed for example by the first analysis system, wherein a camera in a Scheimpflug arrangement about the visual axis or a measuring axis of the eye can be rotated together with the projection device or a slit illumination. At the same time, a rotation of a measuring beam of the optical coherence interferometer can take place by means of a beam steering device relative to the recording plane. If a beam path of the optical coherence interferometer of the rotating beam steering device is supplied via an optical fiber, it may be necessary to mechanically decouple the optical fiber from the rotation of the beam steering device or the rotating device. This is particularly necessary if a completely free rotation of the rotation device is possible. Furthermore, a spectrometer of the optical coherence interferometer can also be integrated within a device housing of the first analysis system. Moreover, it is possible to form the first and the second analysis system in a common housing.
Weitere vorteilhafte Ausführungeformen des ophthalmologischen Analysesystems ergeben sich aus den Merkmalsbeschreibungen der auf das erfindungsemäße Verfahren rückbezogenen Unteransprüche. Further advantageous embodiments of the ophthalmologic analysis system result from the description of the features of the method according to the invention.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens und des ophthalmologischen Analysesystems anhand der Zeichnungen näher erläutert.Hereinafter, preferred embodiments of the method and the ophthalmic analysis system are explained in more detail with reference to the drawings.
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